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액체 혼합물의 끓음에 대한 예비 화학교사의 이해
Pre-service Chemistry Teachers’ Understanding of the Boiling Process of a Liquid Mixture 원문보기

대한화학회지 = Journal of the Korean Chemical Society, v.59 no.5, 2015년, pp.454 - 465  

박기라 (강원대학교 과학교육학부) ,  윤희숙 (강원대학교 과학교육학부)

초록
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본 연구의 목적은 액체 혼합물의 끓음에 대한 예비 화학교사의 인식을 알아보는 것이다. 이를 위해 사범대학에 재학 중인 예비 화학교사 65명을 대상으로 에탄올 수용액의 끓는점과 가열 곡선 유형, 용액이 끓을 때의 기포 속 입자 모형 등에 대한 설문조사를 실시하고, 이 중 9명을 면담하였다. 그 결과, 50% 몰분율의 에탄올 수용액의 끓는점에 대한 예비교사의 인식은 ‘78-100 ℃ 구간에서 끓기 시작한다’는 과학적인 응답이 52.3%이었고, ‘에탄올 끓는점인 78 ℃에서 끓기 시작한다’고 생각하는 응답이 35.4%이었다. 전자의 경우, 물과 에탄올의 부분 증기압력의 합이 순수한 에탄올의 증기압력보다 작고, 물의 증기압력보다 커진다는 과학적인 설명에 비해 ‘끓을 때 에탄올 분자가 물 분자와의 인력이나 진로 방해 등을 통해 순수한 끓는점보다 높아진다’고 생각하는 설명이 많았다. 후자의 경우, 에탄올이 먼저 끓는데, 끓는점은 물질의 고유성질이므로 혼합물이 되어도 변하지 않는다고 생각하였다. 액체 혼합물의 가열 시 온도변화에 대해서는 끓기 시작하면서 온도가 증가하다가 일정한 온도가 된다고 생각하는 응답자가 69.2%이었으나 이들은 에탄올이 끓으면서 기화되어, 액체상에 물의 비율이 높아지기 때문에 점점 끓는점이 증가하게 된다는 설명을 하거나, 에탄올은 상태 변화하지만 액체로 남아있는 물이 열에너지를 흡수하기 때문에 혼합액체의 온도가 증가한다는 설명을 제시하였다. 상당수의 예비교사는 두 개의 일정한 온도 구간이 나타난다는 응답을 하였는데 이들은 액체 혼합물의 각 성분이 자신의 고유한 끓는점에서 상태변화를 한다고 생각하고 있었다. 또한, 액체 혼합물의 증발과 끓음 상황에서 기체상에서의 입자 모형을 분석한 결과, 증발 상황에서는 대부분의 예비교사가 기체상에 물과 에탄올이 동시에 존재하는 모형을 그렸으나, 끓음 상황에서는 기체상에 에탄올만 존재하는 모형을 그리는 비율이 증가하였다. 결과를 바탕으로 예비교사들이 혼합액체의 끓음에 대해 가지고 있는 대체적 개념과 이들의 인식 개선을 위한 시사점을 논의하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The goal of this study is to investigate pre-service chemistry teachers’ understanding of the boiling process of a liquid mixture. We surveyed 65 students in the chemistry program of the College of Education about the boiling point of a 50%(by mole) ethanol aqueous solution and the temperatur...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 예비교사 7의 경우, 용액에서 물의 비율이 증가하는 이유를 끓기 시작할 때 에탄올만 날아가기 때문이라고 인식하고 있었다. 또한 온도가 올라가는 이유에 대해서는 앞에서 ‘용액이 끓기 시작하는 온도가 78 ℃ 보다 높은 것을 설명하던 방식’과 같이 물 분자의 방해라는 관점을 제시하였다.
  • 본 연구에서는 액체 혼합물의 끓음에 대한 예비 화학교사의 인식을 알아보고자 하며, 현상을 접근하는 관점에 따라 거시적인 이해, 미시적인 이해로 나누어 조사하려 한다. 이 연구에서 알아보고자 하는 구체적인 연구문제는 다음과 같다.
  • 그러나 액체 혼합물과 그 끓음 현상이 중학교 교육과정에서 다루어지고 있으므로,19-22 이를 가르치게 될 예비교사들은 이에 대한 이해를 필요로 할 것이다. 이러한 점에서 예비화학교사가 액체 혼합물의 끓음에 대한 이해는 어떠하며, 어떠한 어려움과 문제점이 있는지를 알아봄으로써 화학교사교육에 시사점을 제공하고자 한다. 한편 예비 화학교사들은 대학에서 화학을 배우는 학습자이기도 하다.

가설 설정

  • 증발은 두 분자 다 일어나는데 분자 수의 비율은 에탄올 분자가 더 높을 것이다. 같은 온도에서 증기압력이 에탄 올이 더 커서
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참고문헌 (24)

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  20. Lee, S. I.; Cho, B. J.; Jeon, B. H.; Nam, K. S.; Hwang, S. Y.; Kim, Y. H.; Uh, J. Y.; Noh, D. K.; Kim, K. T.; Baik, S. Y.; Kim, C. W.; Kim, Y. K.; Park, R. W.; Shin, S. J.; Kwon, O. S. Middle School Science 2, Jihak-sa., Seoul, Korea, 2012. 

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  22. Shin, Y. J.; Jin M. S.; Han, M. J.; Lee, K. Y.; Jeong, E. Y.; Kang, J. C.; Kang, S. J.; Son, J. W.; Bae, Y. H.; Lee, B. W.; Lim, H. Y.; Ha, E. S. Middle School Science 2, Chunjae Textbook, Seoul, Korea, 2012. 

  23. Haynes, W. M. CRC Handbook of Chemistry and Physics; Taylor & Francis: London UK, 1963. 

  24. http://en.wikipedia.org/wiki/Ethanol_%28data_page%29# Properties _of_aqueous_ethanol_solutions. 

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